备战高考化学二轮 化学反应的速率与限度 专项培优 易错 难题附详细答案
备战高考化学二轮化学反应的速率与限度专项培优易错难题附详细答案
一、化学反应的速率与限度练习题（含详细答案解析）
1．化学反应速率与限度与生产、生活密切相关
（1）A学生为了探究锌与盐酸反应过程中的速率变化，他在200mL稀盐酸中加入足量的锌粉，用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如下（累计值）：
时间（min）12345
氢气体积（mL）（标准状况）100240688810860
①反应速率最大的时间段是____________（填0～1、1～2、2～3、3～4、4～5）min，原因是____________。
②在2～3min时间段以盐酸的浓度变化来表示的反应速率为____________。（设溶液体积不变）
（2）B学生也做同样的实验，但由于反应太快，测不准氢气体积，故想办法降低反应速率，请你帮他选择在盐酸中加入下列____________以减慢反应速率。（填写代号）A．冰块B．HNO3溶液C．CuSO4溶液
（3）C同学为了探究Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解的催化效果，设计了如图所示的实验。可通过观察___________________________现象，定性比较得出结论。有同学提出将FeCl3改为Fe2(SO4)3更为合理，其理由是__________________________，
【答案】2～3 因该反应放热，随着反应，溶液温度升高，故反应速率加快 0.2mol·L-1·min-1 A 反应产生气泡的快慢控制阴离子相同，排除阴离子的干扰
【解析】
【分析】
（1）单位时间内生成氢气的体积越大反应速率越快；锌与盐酸反应放热；
②2～3min生成氢气的体积是448mL（标准状况），物质的量是
0.448L
0.02mol 22.4L/mol
，
消耗盐酸的物质的量0.4mol；
（2）根据影响反应速率的因素分析；
（3）双氧水分解有气泡产生；根据控制变量法，探究Fe3＋和Cu2＋对H2O2分解，控制阴离子相同；
【详解】
（1）根据表格数据，2 min～3min收集的氢气最多，反应速率最大的时间段是2～3min；锌与盐酸反应放热，随着反应，溶液温度升高，故反应速率加快；
②2～3min 生成氢气的体积是448mL （标准状况），物质的量是0.448L
0.02mol 22.4L/mol
=，
消耗盐酸的物质的量0.04mol ，0.04mol 0.2L
1min
v ÷=
=0.2mol·L -1·min -1；
（2）A ．加入冰块，温度降低，反应速率减慢，故选A ； B ．加入HNO 3溶液，硝酸与锌反应不能生成氢气，故不选B ；
C ．加入CuSO 4溶液，锌置换出铜，构成原电池，反应速率加快，故不选C ；
（3）双氧水分解有气泡产生，可通过观察反应产生气泡的快慢，定性比较催化效果；根据控制变量法，探究Fe 3＋和Cu 2＋对H 2O 2分解，控制阴离子相同，排除阴离子的干扰，所以FeCl 3改为Fe 2(SO 4)3更为合理。 【点睛】
本题主要考查化学反应速率的影响因素，明确影响反应速率的因素是解题关键，注意控制变量法在探究影响化学反应速率因素实验中的应用，理解原电池原理对化学反应速率的影响。
2．一定条件下，在2L 密闭容器中发生反应：3A （g ）+B （g ）? 2C(g)，开始时加入4molA 、6molB 、2molC ，2min 末测得C 的物质的量是3mol 。 （1）用A 的浓度变化表示的反应速率是：________； （2）在2min 末，B 的浓度为：___________；
（3）若改变下列一个条件，推测该反应速率发生的变化（填变大、变小、或不变）①升高温度，化学反应速率_____；②充入1molB ，化学反应速率___；③将容器的体积变为3L ，化学反应速率_________ 。
【答案】0.375 mol·L -1·min -1 2.75 mol·L -1 变大 变大 变小 【解析】 【分析】
根据题干信息，建立三段式有：
()()()()()
()
mol 462mol 1.50.512m 3A g +in B g 2C mol .5
.5
3
g 25起始转化末
据此分析解答。 【详解】
(1)2min 内，用A 的浓度变化表示的反应速率为：
()()-1-11.5mol
Δc A 2L v A =0.375mol L min Δt 2min
==，故答案为：0.375mol·L -1·min -1； (2)根据上述分析可知。在2min 末，B 的物质的量为5.5mol ，则B 的浓度
()-15.5mol
c B =
=2.75mol L 2L
，故答案为：2.75mol·L -1；
(3)①升高温度，体系内活化分子数增多，有效碰撞几率增大，化学反应速率变大，故答案为：变大；
②冲入1molB，体系内活化分子数增多，有效碰撞几率增大，化学反应速率变大，故答案为：变大；
③将容器的体积变为3L，浓度减小，单位体积内的活化分子数减小，有效碰撞几率减小，化学反应速率变小，故答案为：变小。
3．合成氨工业是贵州省开磷集团的重要支柱产业之一。氨是一种重要的化工原料，在工农业生产中有广泛的应用。
（1）在一定温度下，在固定体积的密闭容器中进行可逆反应：N2(g)＋
3H 2(g)2NH3(g)。该可逆反应达到平衡的标志是___。
a.3v正(H2)=2v逆(NH3)
b.单位时间生成mmolN2的同时生成3mmolH2
c.容器内的总压强不再随时间而变化
d.混合气体的密度不再随时间变化
（2）工业上可用天然气原料来制取合成氨的原料气氢气。某研究性学习小组的同学模拟工业制取氢气的
原理，在一定温度下，体积为2L的恒容密闭容器中测得如下表所示数据。请回答下列问题：
时间/min CH4(mol)H2O(mol)CO(mol)H2(mol)
00.40 1.0000
5a0.80c0.60
70.20b0.20d
100.210.810.190.64
①写出工业用天然气原料制取氢气的化学方程式：___。
②分析表中数据，判断5min时反应是否处于平衡状态？___（填“是”或“否”），前5min反应的平均反应速率v(CH4)=___。
③反应在7～10min内，CO的物质的量减少的原因可能是___ (填字母)。
a.减少CH4的物质的量
b.降低温度
c.升高温度
d.充入H2
【答案】c CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g) 是 0.020mol·L-1·min-1 d
【解析】
【分析】
（1）可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不变，由此衍生的物理量不变，据此分析，注意不同物质的反应速率之比等于计量系数之比；
（2）①结合表中数据，根据化学计量数与物质的量呈正比进行分析解答；
②根据平衡时物质的浓度不再发生变化分析；根据反应速率＝△c/△t计算；
③反应在7~10min内，CO的物质的量减少，而氢气的物质的量增大，据此分析。
【详解】
（1）a．达到平衡状态时，v正(H2): v逆(NH3)=3:2，即2v正(H2)＝3v逆(NH3)，故a错误；b．氮气和氢气都是反应物，单位时间内生产mmol氮气的同时，必然生成3mmol氢气，反应不一定达到平衡状态，故b错误；
c．该反应正反应是体积减小的反应，在恒容条件下，反应正向进行，气体的总压强减小，反应逆向进行，气体的总压强增大，容器内的总压强不变时，反应达到平衡状态，故c正确；
d．根据质量守恒、容器的体积不变得知，无论反应是否达到平衡状态，混合气体的密度始终不变，所以不能作为判断平衡状态的依据，故d错误；
故答案为：c；
（2）①由表中数据可知，反应5min，消耗0.2molH2O，生成0.3molH2，因此H2O和H2的化学计量数之比为1：3，反应7min时，消耗0.2molCH4，生成0.2molCO，因此CH4和CO 的化学计量数之比为1：1，则用天然气原料制取氢气的化学方程式为CH4(g)＋
H2O(g)CO(g)＋3H2(g)，故答案为：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)；
②根据方程式CH4+H2O＝CO+3H2结合表中数据可知c＝0.2，所以5 min时反应已经处于平衡状态；前5 min内消耗甲烷是0.2mol，浓度是0.1mol/L，则反应的平均反应速率v(CH4)＝
0.1mol/L÷5min＝0.02 mol·L－1·min－1，故答案为：是；0.020mol·L-1·min-1；
③反应在7~10min内，CO的物质的量减少，而氢气的物质的量增大，可能是充入氢气，使平衡逆向移动引起的，d选项正确，故答案为：d。
4．某反应在体积为5L的恒容密闭的绝热容器中进行，各物质的量随时间的变化情况如图所示(已知A、B、C均为气体)。
(1)该反应的化学方程式为_______________。
(2)反应开始至2分钟时，B的平均反应速率为_______________。
(3)能说明该反应已达到平衡状态的是_______________。
A．v(A)=2v(B)
B．容器内气体密度不变
C．v逆(A)=v正(C)
D．各组分的物质的量相等
E. 混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
(4)由图求得平衡时A的转化率为_______________。
(5)下表是该小组研究影响过氧化氢H2O2分解速率的因素时采集的一组数据：用
2210mL?H O 制取2150mLO 所需的时间(秒)
①该研究小组在设计方案时。考虑了浓度、_______________、_______________等因素对过氧化氢分解速率的影响。
②从上述影响过氧化氢分解速率的因素中任选一个，说明该因素对分解速率有何影响？_______________。
(6)将质量相同但聚集状态不同的2MnO 分别加入到5mL5%的双氧水中，并用带火星的木条测试。测定结果如下：
①写出22H O 发生分解的化学反应方程式_______________。 ②实验结果说明催化剂作用的大小与_______________有关。
【答案】2A(g)+B(g)?2C (g) 0.1 mol/(L?min) C E 40％ 温度 催化剂 增大反应物浓度越大，可以加快反应速率；升高温度，可以加快化学反应速率；使用合适的催化剂，可以加快化学反应速率；（答其中一条即可） 2H 2O 22
MnO ==2H 2O+ O 2↑ 固体的接触面积
【解析】 【分析】
通过各物质的物质的量变化与计量系数呈正比，可得反应式为2A(g)+B(g)?2C (g)，同时通过变化量可以就算化学反应速率以及反应物的转化率；平衡状态的判定：A.v(A)=2v(B) ，没有体现正逆方向，不能判定是否达到平衡，错误；B.容器内气体密度不变，该体系从开始反应到平衡，密度是定值没有变化，不能判定是否达到平衡状态，错误；C.v 逆(A)=v 正(C)，不同物质正逆反应速率呈计量系数比，可以判定达到平衡，正确；D.各组分的物质的量相等，不能作判定，错误，可以改成各物质的量保持不变，可判定平衡；E.混合气体的平均相对分子质量在数值上等于摩尔质量M ，由于前后气体粒子数目可变，则混合气体的相对分子质量和M 是变量可以作平衡的判定依据，正确；根据表格，探究双氧水的浓度、反应
的温度、催化剂对过氧化氢H 2O 2分解速率的影响，在探究不同的因素时才用控制变量法来探究可得结果。 【详解】
(1)由图像可得，A 、B 逐渐减小是反应物，C 逐渐增多是产物，当反应到达2min ，Δn （A ）=2mol ，Δn （B ）=1mol ，Δn （C ）=2mol ，各物质的物质的量变化与计量系数呈正比，故反应式为2A(g)+B(g)?2C (g) ；
(2)反应开始至2分钟时，B 的平均反应速率v(B)=Δn V Δt =1
52
?=0.1 mol/(L?min)； (3)由分析可得，答案选C E ； (4)由图求得平衡时A 的转化率α=
Δn n 初始×100％=2
5
=40％； (5) ①根据表中的数据，没有催化剂不加热，不同浓度的双氧水几乎不反应，在无催化剂但是加热的情况下，双氧水发生分解，且双氧水浓度越大分解速率越快，说明反应物浓度和温度对分解速率有影响。对比无催化剂加热状态，有催化剂加热的情况下，分解速率也明显加快，故答案为温度和催化剂；②分析表中的数据，增大反应物浓度越大，可以加快反应速率；升高温度，可以加快化学反应速率；使用合适的催化剂，可以加快化学反应速率；
(6) ①双氧水在二氧化锰的作用下发生反应：2H 2O 2
2
MnO ==2H 2O+ O 2↑；②其他条件不变，粉
末状的二氧化锰比块状二氧化锰反应所需时间段，说明固体的接触面积对反应速率有影响。 【点睛】
平衡状态的判定的核心在于物理量是否是个变量，若为变量当保持不变可以作判定平衡的依据，若为定值，则不能作为依据。
5．“一碳化学”是指以含一个碳原子的化合物(如CO 2、CO 、CH 4、CH 3OH 等)为初始反应物，合成一系列重要的化工原料和燃料的化学。
（1）以CO 2和NH 3为原料合成尿素是利用CO 2的成功范例。在尿素合成塔中的主要反应可表示如下： 反应I ：2NH
3(g)+CO 2(g)NH 2COONH 4(s) ?H 1
反应II ：NH 2COONH 4(s)CO(NH 2)2(s)+H 2O(g) ?H 2=+72.49kJ/mol 总反应：2NH 3(g)+CO 2(g)CO(NH 2)2(s)+H 2O(g) ?H 3=-86.98kJ/mol
请回答下列问题： ①反应I 的?H 1=__kJ/mol 。
②反应II 一般在__(填“高温或“低温")条件下有利于该反应的进行。
③一定温度下，在体积固定的密闭容器中按计量比投料进行反应I ，下列能说明反应达到了平衡状态的是__(填字母序号)。
A ．混合气体的平均相对分子质量不再变化
B ．容器内气体总压强不再变化
C．2v正(NH3)=v逆(CO2)
D．容器内混合气体的密度不再变化
（2）将CO2和H2按物质的量之比为1：3充入一定体积的密闭容器中，发生反应：
CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ?H。测得CH3OH的物质的量在不同温度下随时间的变化关系如图所示。
①根据图示判断?H__0(填“>”或“<”)。
②一定温度下，在容积均为2L的两个密闭容器中，按如下方式加入反应物，10min后达到平衡。
容器甲乙
反应物投入量1molCO2、3molH2amolCO2、bmolH2
cmolCH3OH(g)、cmolH2O(g)(a、b、c均不为零)
若甲容器平衡后气体的压强为开始时的0.8倍，则反应10min内甲容器中以CH3OH(g)表示的化学反应速率为__，此温度下的化学平衡常数为__(保留两位小数)；要使平衡后乙容器与甲容器中相同组分的体积分数相等，且起始时维持化学反应向逆反应方向进行，则乙容器中c的取值范围为__。
（3）氢气可将CO
2还原为甲烷，反应为CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)。ShyamKattel等结合实验与计算机模拟结果，研究了在Pt/SiO2催化剂表面上CO2与H2的反应历程，前三步历程如图所示其中吸附在Pt/SiO2催化剂表面用“?”标注，Ts表示过渡态。物质吸附在催化剂表面，形成过渡态的过程会__(填“放出热量”或“吸收热量”)；反应历程中最小能垒(活化能)步骤的化学方程式为__。
【答案】-159.47 高温 BD < 0.02mol·L -1·min -1 0.18 0.4 （1）①根据盖斯定律计算反应I 的?H 1； ②根据复合判据0H T S ?-?<分析。 ③根据平衡标志分析； （2）①由图象可知，T 2温度下反应速率快，所以T 2>T 1；升高温度，平衡时甲醇的物质的量减小； ②利用三段式计算反应速率和平衡常数；利用极值法判断c 的取值范围； （3）根据图象可知，吸附态的能量小于过渡态；活化能最小的过程是CO 、OH 、H+3H 2(g)生成CO+3H 2(g)+H 2O 。 【详解】 （1）①反应I ：2NH 3(g)+CO 2(g)NH 2COONH 4(s) ?H 1 反应II ：NH 2COONH 4(s) CO(NH 2)2(s)+H 2O(g ) ?H 2=+72.49kJ/mol 根据盖斯定律I+II 得总反应：2NH 3(g)+CO 2(g)CO(NH 2)2(s)+H 2O(g) ?H 3=-86.98kJ/mol ，所以 ?H 1=-86.98kJ/mol-72.49kJ/mol=-159.47kJ/mol ； ②NH 2COONH 4(s) CO(NH 2)2(s)+H 2O(g) ?H >0，气体物质的量增大?S >0，根据复合判据 0H T S ?-?<，一般在高温条件下有利于该反应的进行； ③A.在体积固定的密闭容器中按计量比投料进行反应，容器中气体物质始终是NH 3(g)、CO 2且物质的量比等于2:1，所以混合气体的平均相对分子质量是定值，平均相对分子质量不再变化，不一定平衡，故不选A ； B.体积固定，正反应气体物质的量减小，所以压强是变量，容器内气体总压强不再变化，一定达到平衡状态，故选B ； C.反应达到平衡状态时，正逆反应的速率比等于系数比，v 正(NH 3)=2v 逆(CO 2)时达到平衡状态，2v 正(NH 3)=v 逆(CO 2)时反应没有达到平衡状态，故不选C ； D.体积固定，气体质量减小，密度是变量，若容器内混合气体的密度不再变化，一定达到平衡状态，故选D ； 答案选BD ； （2）①由图象可知，T 2温度下反应速率快，所以T 2>T 1；升高温度，平衡时甲醇的物质的量减小，即升高温度平衡逆向移动，?H <0； ②设达到平衡是，CO 2转化了xmol/L ，根据三等式，有： ()()()()2232=0.5 1.500CO g 3H g 3CH OH g H O g 0.5 1.53x x x x x x x x +-+-开始转化平衡 甲容器平衡后气体的压强为开始时的0.8倍，则 0.5 1.530.80.5+1.5 x x x x -+-++=，x=0.2； 反应10min 内甲容器中以CH 3OH(g)表示的化学反应速率为0.2mol/L 10min =0.02mol·L -1·min -1， 此温度下的化学平衡常数为 3 0.20.2 0.30.9 ?≈?0.18； 平衡后乙容器与甲容器中相同组分的体积分数相等，说明甲乙的平衡是等效的。该反应CO 2(g)+3H 2(g)=CH 3OH(g)+H 2O(g)反应前后体积发生变化，在恒温恒容的条件下，两容器发生反应达到等效平衡，则“一边倒”后，加入的物质完全相同。若CO 2和H 2完全反应，则生成甲醇最大的量为1mol ，达到平衡时，甲醇的物质的量为0.2mol/L ×2=0.4mol ，则乙容器中c 的取值范围为0.4 （3）根据图象可知，吸附态的能量小于过渡态，所以物质吸附在催化剂表面，形成过渡态的过程会吸收热量；活化能最小的过程是CO 、OH 、H+3H 2(g)生成CO+3H 2(g)+H 2O ，反应方程式是OH+H==H 2O(g)。 【点睛】 本题考查平衡标志判断、平衡图象分析、化学平衡的计算，把握平衡三段式法计算为解答的关键，明确等效平衡原理利用，侧重分析与计算能力的考查。 6．在2 L 密闭容器内，800 ℃时反应：2NO(g)＋O 2(g)2NO 2(g)体系中，n(NO)随时间 的变化如表： 时间(s) 1 2 3 4 5 n(NO)(mol) 0．020 0．010 0．008 0．007 0．007 0．007 （1）800℃，反应达到平衡时，NO 的物质的量浓度是________。 （2）如图中表示NO 2的变化的曲线是________。用O 2表示从0～2 s 内该反应的平均速率v ＝________。 （3）能说明该反应已达到平衡状态的是________。 a．v(NO2)＝2v(O2) b．容器内压强保持不变 c．v逆(NO)＝2v正(O2) d．容器内密度保持不变 （4）能使该反应的反应速率增大的是________。 a．及时分离出NO2气体 b．适当升高温度 c．增大O2的浓度 d．选择高效催化剂 【答案】0.0035 mol/L b 1.5×10－3mol/(L·s) b、c b、c、d 【解析】 【分析】 【详解】 （1）800℃，反应达到平衡时，NO的物质的量浓度是c(NO)=n÷V=0.007mol÷2L=0.0035 mol/L； （2）NO2是生成物，每消耗2molNO，会产生2molNO2；反应过程消耗的NO的物质的量是n(NO)= 0.020mol-0.007mol=0.0130mol，则反应产生的NO2的物质的量的 n(NO2)=0.0130mol，则其浓度是c(NO2)=0.0130mol÷2L=0.0065mol/L，所以在图中表示NO2的变化的曲线是b；从0～2 s内用NO表示的化学反应速率是v(NO)=(0.020- 0.008)mol÷2L÷2s=0.003mol/(L?s)，由于v(NO):v(O2)=2:1，因此用O2表示从0～2 s内该反应 的平均速率v(O2)＝1 2 v(NO)= 1.5×10－3mol/(L·s)； （3）a．在任何时刻都存在v(NO2)＝2v(O2)，因此不能判断反应处于平衡状态，错误；b．由于该反应是反应前后气体体积不等的反应，所以容器内压强保持不变，则反应处于平衡状态，正确； c．v逆(NO)：v逆(O2) ＝2：1；由于v逆(NO)：v正(O2) ＝2：1 ，所以v逆(O2) = v正(O2)；正确；d．由于反应体系都是气体，因此在任何时候，无论反应是否处于平衡状态，容器内密度都保持不变，故不能作为判断平衡的标准，错误。 （4）a．及时分离出NO2气体，使生成物的浓度减小，则正反应的速率瞬间不变，但后来会随着生成物的浓度的减小，反应物浓度也减小，所以正反应速率减小，错误； b．适当升高温度，会使物质的分子能量增加，反应速率加快，正确； c．增大O2的浓度，会使反应速率大大加快，正确；d．选择高效催化剂，可以使化学反应速率大大加快，正确。 7．如图是：600℃时，在2L密闭容器里A、B、C三种气体在密闭容器中反应时浓度的变化，其中A为有色气体，B、C是无色气体。请从图中分析并填空： （1）该反应的化学反应方程式为_____ （2）反应达到平衡状态时，反应物的转化率为_____ （3）当反应进行到第_____min，该反应达到平衡。 （4）反应从开始至2分钟末，B的物质的量_____，用B的浓度变化表示的平均反应速率 为v(B)=_ （5）下列描述能表示反应达平衡状态的是_____（填选项）。 a.容器中A与B的物质的量相等 b.容器内气体的颜色不再改变 c.各物质的浓度保持不变 【答案】2B(g)2A(g)+C(g) 50% 2 由0.8mol减少为0.4mol 0.1mol·L-1·min-1 bc 【解析】 【分析】 分析题给c-t图，可以看出A、C浓度随着时间的进行逐渐增大，2min后保持不变，B的浓 度随着时间的进行逐渐减小，2min后保持不变，由此可知，B为反应物，A、C为生成物。且在2min时达到平衡状态。结合其浓度的变化值，可以推导出该反应的反应方程式并进 行相关计算。 【详解】 （1）由图知：B为反应物，A、C为生成物。A、B、C的浓度变化值分别为： ()A=0.3mol/L-0.1mol/L=0.2mol/L c ?，()B=0.4mol/L-0.2mol/L=0.2mol/L c ?，()C=0.1mol/L-0.0mol/L=0.1mol/L c ?。根据同一反应中各物质表示的反应速率之比等 于反应方程式中相应物质的化学计量数之比，可知A、B、C的化学计量数之比为： ()()()()()() A:B:C A:B:C0.2mol/L:0.2mol/L:0.1mol/L=2:2:1 v v v c c c ???=???= ，故反应方程式为：2B(g)2A(g)+C(g)；答案为：2B(g)2A(g)+C(g)； （2）由图可知，平衡时B物质的浓度为0.2mol/L，反应物B的转化浓度 =0.4mol/L-0.2mol/L=0.2mol/L，则B的转化率=0.2mol/L 100%=50% 0.4mol/L ?，答案为： 50%； （3）由图可知，反应在2min时各物质的浓度保持不变，可知在2min时该反应达平衡状态，答案为：2； （4）据图可得：开始时，B的物质的量为0.4mol/L2L=0.8mol ?，2min末，B的物质的量为0.2mol/L2L=0.4mol ?，反应从开始至2分钟末，B的物质的量由0.8mol减少为0.4mol；()B=0.4mol/L-0.2mol/L=0.2mol/L c?，根据反应速率定义，用B的浓度变化 表示的反应速率v(B)= () 11 B0.2mol/L 0.1mol L min 2min c t -- ? == ? ；故答案为：由0.8mol减 少为0.4mol；0.1mol·L-1·min-1； （5）反应达平衡状态时正逆反应速率相等，反应物和生成物的质量或浓度保持不变，据此判断： a．由图可以看出，在t min时，A、B物质的量浓度相等，物质的量也相等。但此时反应不是平衡状态，故A、B物质的量相等不能表示反应达平衡状态，a项错误； b．A为有色气体，B、C是无色气体。含有有色物质的体系颜色不再发生变化，可以表示反应达平衡状态，b项正确； c．各物质的浓度保持不变可以表示反应达平衡状态，c项正确； 答案选bc。故答案为：bc。 【点睛】 判断一个反应是否达到平衡状态的主要依据： （1）看v正与v逆是否相等； （2）在混合物中反应物和生成物的量是否不随时间的变化而变化。 8．煤燃烧排放的烟气含有SO2和NO x，大量排放烟气形成酸雨、污染大气，因此对烟气进行脱硫、脱硝，对环境保护有重要意义。回答下列问题： Ⅰ.利用CO脱硫 (1)工业生产可利用CO气体从燃煤烟气中脱硫，则25℃时CO从燃煤烟气中脱硫的热化学方程式2CO(g)＋SO2(g)?2CO2(g)＋S(s)的焓变△H＝_____________。25℃，100kPa时，由元素最稳定的单质生成1mol纯化合物时的反应热称为标准摩尔生成焓，已知一些物质的“标准摩尔生成焓”如下表所示： 物质CO(g)CO2(g)SO2(g) 标准摩尔生成焓 ?f H m(25℃)/kJ?mol-1 -110.5-393.5-296.8 (2)在模拟脱硫的实验中，向多个相同的体积恒为2L的密闭容器中分别通入2.2mol CO和 1mol SO2气体，在不同条件下进行反应，体系总压强随时间的变化如图所示。 ①在实验b中，40 min达到平衡，则0～40 min用SO2表示的平均反应速率v(SO2)＝ _______。 ②与实验a相比，实验b可能改变的条件为_______________，实验c可能改变的条件为 _________________。 Ⅱ.利用NH 3脱硝 (3)在一定条件下，用NH 3消除NO 污染的反应原理为：4NH 3(g)＋6NO(g)?5N 2(g)＋6H 2O(l)△H ＝－1807.98kJ·mol －1。在刚性容器中，NH 3与NO 的物质的量之比分别为X 、Y 、Z(其中X ①NH 3与NO 的物质的量之比为X 时对应的曲线为_____________(填“a”“b”或“c”)。 ②各曲线中NO 脱除率均先升高后降低的原因为__________。 ③900℃条件下，设Z ＝ 2 3 ，初始压强p 0，则4NH 3(g)＋6NO(g)?5N 2(g)＋6H 2O(l)的平衡常数K p ＝_____________(列出计算式即可)。 Ⅲ.利用NaCIO 2脱硫脱硝 (4)利用NaClO 2的碱性溶液可吸收SO 2和NO 2(物质的量之比为1:1)的混合气体，自身转化为NaCl ，则反应的离子方程式为________________。 【答案】-269.2kJ· mol -1 0.01mol·L -1·min -1 加入催化剂 升高温度 c 温度低于900℃时，反应速率较慢，随着温度升高反应速率加快，NO 脱出率逐渐升高，温度高于900℃，反应达到平衡状态，反应的ΔH <0，继续升高温度，平衡向左移动，NO 脱出率又下降 ()()()5 046650 000.375p 0.3750.140.15p 0.1p 0.15p ??或 3ClO 2-+4SO 2+4NO 2+12OH -===3Cl -+4SO 42-+4NO 3 -+6H 2O 【解析】 【分析】 【详解】 (1)根据“标准摩尔生成焓”的定义可得： ()() ()()() ()()() ()-12t 1-122t 2-1 22t 31 C s +O g CO g Δ=-110.5kJ mol 21 C s +O g CO g Δ=-393.5kJ mol 21 S s +O g SO g Δ=-296.8kJ mol 2 m m m H H H ①②③ 再根据盖斯定律2(反应③-反应①)-反应③可得到2CO(g)＋SO 2(g)?2CO 2(g)＋S(s)，则，CO 脱硫反应2CO(g)＋SO 2(g)?2CO 2(g)＋S(s)的焓变 ()()()-1-1-1-1 t 2t 1t 3Δ=2Δ-Δ-Δ=2-393.5kJ mol -110.5kJ mol --296.8kJ mol =-269.2kJ mol m m m H H H H ，故答案为：-269.2kJ· mol -1； (2)①结合题干信息，列三段式有： ()()()()222.21002CO g SO g 22x x 2x x 2.2-2x 1CO 2x x S x g s -初始 转化末态 ＋＋ 则2.2-2x+1-x+2x 120 2.2+1260 =，解得x=0.8，则 ()-1-120.8mol 2L v SO ==0.01mol L min 40min ，故答案为0.010.01mol· L -1·min -1； ②与实验a 相比，实验b 达到的平衡状态不变且所需时间缩短，改变的条件应为加入了催化剂，与实验a 相比，实验c 达到平衡状态改变且所需时间缩短，可能是增大压强或升高温度，联系反应特点，若是增大压强，平衡向右移动，向右反应的程度应增大，与图像不符，若是升高温度，平衡向左移动，与图像相符，故答案为：加入催化剂；升高温度； (3)①NH 3和NO 的物质的量之比越大，NO 的脱出率月啊，则相同温度下，不同NH 3、NO 物质的量之比对应NO 的脱出率：X ②NO 的脱出率会受到速率、平衡移动等因素的影响，温度低于900℃时，反应速率较慢，随着温度升高反应速率加快，NO 脱出率逐渐升高，温度高于900℃，反应达到平衡状态，反应的ΔH <0，继续升高温度，平衡向左移动，NO 脱出率又下降，故答案为：温度低于900℃时，反应速率较慢，随着温度升高反应速率加快，NO 脱出率逐渐升高，温度高于900℃，反应达到平衡状态，反应的ΔH <0，继续升高温度，平衡向左移动，NO 脱出率又下降； ③压强为p 0，根据曲线a 上NH 3与NO 的物质的量之比为2 Z=3 ，则NH 3的分压为0.4p 0，NO 的分压为0.6p 0，列三段式有： ()()()()00320000 20 0.4p 0.6p 00.3p 0.45p 4NH g 60.37NO 5p g 5N 0.1p 0.15p 0.37g p H 56O l 起始转化平衡 ＋＋ 则反应的平衡常数()()()()()()5 520p 46466530 00p N 0.375p 0.375 p NH p NO 0.140.15p 0.1p 0.15p K ==??或， 故答案为：()()() 5 046650000.375p 0.375 0.140.15p 0.1p 0.15p ??或； (4)在碱性环境下，ClO 2-氧化等物质的量的SO 2和NO 2，ClO 2-变为Cl -，SO 2变为SO 42-，NO 2变为NO 3-，利用氧化还原反应规律进行配平，可得离子反应方程式3ClO 2- +4SO2+4NO2+12OH-===3Cl-+4SO42-+4NO3-+6H2O，故答案为：3ClO2-+4SO2+4NO2+12OH-===3Cl-+4SO42-+4NO3-+6H2O。 9．硫酸是重要的化工原料，生产过程中SO2催化氧化生成SO3的化学反应为： 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。 (1)实验测得SO2反应生成SO3的转化率与温度、压强有关，请根据下表信息，结合工业生产实际，选择最合适的生产条件是__。 SO2压强 1个大气压5个大气压10个大气压15个大气压转化率 温度 400℃0.99610.99720.99840.9988 500℃0.96750.97670.98520.9894 600℃0.85200.88970.92760.9468 (2)反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)达到平衡后，改变下列条件，能使SO2(g)平衡浓度比原来减小的是__（填字母）。 A．保持温度和容器体积不变，充入1molO2(g) B．保持温度和容器体积不变，充入2molSO3(g) C．降低温度 D．在其他条件不变时，减小容器的容积 (3)某温度下，SO2的平衡转化率（α）与体系总压强（P）的关系如图所示。2.0molSO2和1.0molO2置于10L密闭容器中，反应达平衡后，体系总压强为0.10MPa。平衡状态由A变到B时，平衡常数K(A)__K(B)（填“>”、“<”或“=”），B点的化学平衡常数是__。 (4)在一个固定容积为5L的密闭容器中充入0.20molSO2和0.10molO2，t1时刻达到平衡，测得容器中含SO30.18mol。 ①t l时刻达到平衡后，改变一个条件使化学反应速率发生如图所示的变化，则改变的条件是__。 A．体积不变，向容器中通入少量O2 B．体积不变，向容器中通入少量SO2 C．缩小容器体积 D．升高温度 E．体积不变，向容器中通入少量氮气 ②若继续通入0.20molSO2和0.10molO2，则平衡__移动（填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)，再次达到平衡后，_mol 【答案】1个大气压和400℃ A、C = 800 C 正向 0.36 0.4 【解析】 【分析】 (1)从表中可以看出，压强越大，SO2的转化率越大，但变化不大；温度越高，转化率越小。综合以上分析，应选择低温低压。 (2)A．保持温度和容器体积不变，充入1molO2(g)，平衡正向移动，SO2(g)平衡浓度减小；B．保持温度和容器体积不变，充入2molSO3(g)，平衡逆向移动，SO2(g)平衡浓度增大；C．降低温度，平衡正向移动，SO2(g)平衡浓度减小； D．在其他条件不变时，减小容器的容积，相当于加压，平衡正向移动，SO2(g)平衡浓度增大。 (3)温度一定时，平衡常数不变，由此得出A、B两点平衡常数K(A)与K(B)的关系，因为给定压强为0.10MPa，是A点的压强，所以应用A点的转化率计算化学平衡常数。 (4)在一个固定容积为5L的密闭容器中充入0.20molSO2和0.10molO2，t1时刻达到平衡，测得容器中含SO30.18mol。 ①A．体积不变，向容器中通入少量O2，v正增大，v逆不变； B．体积不变，向容器中通入少量SO2，v正增大，v逆不变； C．缩小容器体积，相当于加压，平衡正向移动，v正增大，v逆增大，但v正增大更多；D．升高温度，平衡逆向移动，v正增大，v逆增大，但 v逆增大更多； E．体积不变，向容器中通入少量氮气，平衡不发生移动，v正不变，v逆不变。 ②若继续通入0.20molSO2和0.10molO2，相当于加压，平衡正向移动，再次达到平衡后，n(SO3)应比原平衡时浓度的二倍要大，但比反应物完全转化要小。 【详解】 (1)从表中可以看出，压强越大，SO2的转化率越大，但变化不大；温度越高，转化率越小。综合以上分析，应选择低温低压，故应选择1个大气压和400℃。答案为：1个大气压和400℃； (2)A．保持温度和容器体积不变，充入1molO2(g)，平衡正向移动，SO2(g)平衡浓度减小，A 符合题意； B ．保持温度和容器体积不变，充入2molSO 3(g)，平衡逆向移动，SO 2(g)平衡浓度增大，B 不合题意； C ．降低温度，平衡正向移动，SO 2(g)平衡浓度减小，C 符合题意； D ．在其他条件不变时，减小容器的容积，相当于加压，虽然平衡正向移动，但SO 2(g)平衡浓度仍比原平衡时大，D 不合题意； 故选AC ； (3)温度一定时，平衡常数不变，由此得出A 、B 两点平衡常数K (A)=K (B)，因为给定压强为0.10MPa ，是A 点的压强，所以应用A 点的转化率计算化学平衡常数，从而建立以下三段式： 2232SO (g)O (g) 2SO (g)(mol/L)0.20.10 (mol/L)0.160.080.16(mol/L) 0.04 0.02 0.16 ? +催化剂起始量变化量平衡量 K =2 2 0.160.040.02 ?=800。答案为：=；800； (4)①A ．体积不变，向容器中通入少量O 2，v 正增大，v 逆不变，A 不合题意； B ．体积不变，向容器中通入少量SO 2，v 正增大，v 逆不变，B 不合题意； C ．缩小容器体积，相当于加压，平衡正向移动，v 正增大，v 逆增大，但v 正增大更多，C 符合题意； D ．升高温度，平衡逆向移动，v 正增大，v 逆增大，但 v 逆增大更多，D 不合题意； E ．体积不变，向容器中通入少量氮气，平衡不发生移动，v 正不变，v 逆不变，E 不合题意； 故选C ； ②若继续通入0.20molSO 2和0.10molO 2，相当于加压，平衡正向移动，再次达到平衡后，n (SO 3)应比原平衡时浓度的二倍要大，即n (SO 3)>0.36mol ，但比反应物完全转化要小，即n (SO 3)<0.4mol 。答案为：正向；0.36mol ；0.4mol 。 【点睛】 对于SO 2转化为SO 3的反应，虽然加压平衡正向移动，SO 2的转化率增大的很少，但对设备、动力的要求提高很多，从经济上分析不合算，所以应采用常压条件。 10．为了减轻大气污染，可在汽车尾气排放处加装“催化净化器”装置。 （1）通过“催化净化器”的CO 、NO 在催化剂和高温作用下可发生可逆反应，转化为参与大气循环的无毒混合气体，写出该反应的化学方程式：__。 （2）在一定温度下，向1L 密闭恒容容器中充入1molNO 、2molCO ，发生上述反应，10s 时反应达到平衡，此时CO 的物质的量为1.2mol 。请回答下列问题： ①前10s 内平均反应速率v(CO)=___。 ②在该温度下反应的平衡常数K =___。 ③关于上述反应，下列叙述正确的是___(填字母)。 A．达到平衡时，移走部分CO2，平衡将向右移动，正反应速率加快 B．扩大容器的体积，平衡将向右移动 C．在相同的条件下，若使用甲催化剂能使正反应速率加快105倍，使用乙催化剂能使逆反应速率加快108倍，则应该选用乙催化剂 D．若保持平衡时的温度不变，再向容器中充入0.8molCO和0.4molN2，则此时v正>v逆 ④已知上述实验中，c(CO)与反应时间t变化曲线Ⅰ如图： 若其他条件不变，将1molNO、2molCO投入2L容器进行反应，请在图中绘出c(CO)与反应时间t1变化曲线Ⅱ___(不要求标出CO的终点坐标)。 （3）测试某汽车冷启动时的尾气催化处理，CO、NO百分含量随时间变化曲线如图： 请回答： 前0～10s阶段，CO、NO百分含量没明显变化的原因是___。 【答案】2NO＋2CO N2＋2CO2 0.08mol·L-1·s-140 9 (或4.44) CD 尚未达到催化剂工作温度(或尚未达到反应的温度) 【解析】 【分析】 (1)CO、NO在催化剂和高温作用下发生可逆反应，转化为参与大气循环的无毒混合气体，结合原子守恒推知，无毒混合气体为CO2和N2，结合原子守恒和得失电子守恒写出化学方 程式。 (2)①反应速率= c t ； ②结合平衡三段式列式计算平衡浓度，平衡常数等于生成物平衡浓度幂次方乘积除以反应物平衡浓度幂次方乘积得到； ③依据化学平衡移动原理分析选项，改变条件，平衡向减弱这种改变的方向进行； ④反应前后气体体积减小，若其它条件不变，将1molNO 、2molCO 投入2L 容器进行反应，相当于原来的平衡状态减小压强，平衡浓度减小，反应速率减小，平衡向气体体积增大的分析进行； (3)汽车冷启动时的尾气催化处理CO 、NO 百分含量随时间变化曲线变化分析，开始的气体含量变化不大，说明温度低，催化剂的作用未起作用。 【详解】 (1)由NO 、CO 相互反应转换成无毒的气体，即生成氮气和二氧化碳，该反应的化学反应方程式为2NO ＋2CO N 2＋2CO 2； (2)在一定温度下，向1L 密闭容器中充入1molNO 、2molCO ，发生上述反应②，10S 反应达平衡，此时CO 的物质的量为1.2mol ，依据化学平衡三段式列式计算： 22++1200 0.80.80.40.80.2 1.20.48 20.22NO g CO g N g CO g mol mol mol （）（）（）（） 起始量（）变化量（）平衡量（） ①前10s 内平均反应速率v(CO)=0.8mol 110L s =0.08mol?L -1?S -1； ②体积为1L ，该温度下平衡常数K=()() ()()22222c N c CO c NO c CO ??=222 0.40.80.2 1.2??=409 ； ③A ．达到平衡时，移走部分CO 2，平衡将向右移动，正反应速率减小，故A 错误； B ．反应是气体体积减小的反应，缩小容器的体积，压强增大，平衡将向右移动，故B 正确； C ．催化剂对正逆反应速率影响程度相同，在相同的条件下，若使用甲催化剂能使正反应速率加快105倍，使用乙催化剂能使逆反应速率加快108倍，则应该选用乙催化剂，故C 正确； D ．若保持平衡时的温度不变，再向容器中充入0.8molCO 和0.4mol N 2，浓度商 Qc=()() ()()22222c N c CO c NO c CO ??=2 220.80.80.22??=3.2＜K=409 ，平衡正向进行，则此时v 正＞v 逆 ，故D 正确； 故答案为CD ； ④其他条件不变，将1 mol NO 和2 mol CO 投入2 L 容器中进行反应，可分两步分析：先将1 mol NO 和2 mol CO 投入1 L 容器中进行反应，再将容器的容积由1 L 变为2 L ，第一步与 原平衡状态相同，第二步平衡向左移动，达平衡时c(CO)稍大于0.6 mol·L－1；由于各气体的浓度减小，反应速率减慢，达到平衡所用时间比原来增长，画出的图象为： ； (3)汽车冷启动时的尾气催化处理CO、NO百分含量随时间变化曲线变化分析，开始的气体含量变化不大，说明温度低，催化剂的作用未起作用；证明反应未达到催化剂工作温度(或尚未达到反应的温度)。 【点睛】 判断可逆反应进行的方向：对于可逆反应，在一定的温度的任意时刻，生成物浓度的化学计量数次幂与反应物的化学计量数次幂的比值叫做反应的浓度商，用Q c表示。Q c＜K时，向正反应方向进行；Q c=K时，反应平衡；Q c＞K时，向逆反应方向进行。 11．研究减少CO2排放是一项重要课题。CO2经催化加氢可以生成低碳有机物，主要有以下反应： 反应Ⅰ：CO 2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) △H1＝－49.6kJ/mol 反应Ⅱ：CH 3OCH3(g)＋H2O(g)2CH3OH(g) △H2＝＋23.4kJ/mol 反应Ⅲ：2CO 2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g) △H3 (1)△H3=___kJ/mol。 (2)恒温恒容条件下，在密闭容器中通入等物质的量的CO2和H2，发生反应I。下列描述能说明反应I达到平衡状态的是___（填序号）。 A．容器内的混合气体的密度保持不变 B．反应体系总压强保持不变 C．断裂3N A个H－O键同时断裂2N A个C=O键 D．CH3OH和H2O的浓度之比保持不变 (3)反应II在某温度下的平衡常数为0.25，此温度下，在密闭容器中加入等物质的量的 CH3OCH3(g)和H2O(g)，反应到某时刻测得各组分浓度如下： 物质CH3OCH3(g)H2O(g)CH3OH(g) 浓度/mol．L－1 1.8 1.80.4 此时v正___v逆（填“＞”、“＜”或“＝”），当反应达到平衡状态时，混合气体中CH3OH体积分数(CH3OH)%=___%。 (4)在某压强下，反应III在不同温度、不同投料比时，CO2的平衡转化率如图所示。T1温度